DE3615218C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Reduzierung von ungewollten Bestandteilen in Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere von Dieselmotoren, wobei die Einrichtung eine Filtereinrichtung zum Festhalten und Beseitigen von Partikeln im Abgas besitzt und in Strömungsrichtung gesehen vor der Filtereinrichtung in der Abgasleitung ein auswechselbarer Einsatz aus einem Material angeordnet ist, das eine Katalysatorwirkung hat.

Eine derartige Einrichtung ist aus der Veröffentlichung US-Z Automotive Engineering, November 1984, Seiten 67 bis 69, bekannt; dabei ist ein Filter zum Festhalten und Beseitigen von Partikeln im Abgas von Dieselmotoren vorgesehen. In Strömungsrichtung gesehen vor dem Filter befindet sich Katalysatormaterial, dessen Aufgabe darin besteht, die Verbrennung der abgelagerten Partikel zu fördern.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Verbrennung der Partikel in einer derartigen Vorrichtung zu verbessern, und zwar durch einen wirkungsvolleren Einsatz des Katalysatormaterials.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Hauptanspruchs angeführten Merkmale erreicht; zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich durch die Anwendung der Merkmale der Unteransprüche.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird das Material, das die Katalysatorwirkung ausübt, verdampft, und zwar durch die Einwirkung der ausströmenden Abgase. Dabei ist es wichtig, die Anordnung so vorzunehmen, daß an der Stelle der Anordnung des Katalysatormaterials die für eine Verdampfung des Materials erforderliche Temperatur herrscht.

Für die Einsätze können bekannte Katalysatormaterialien verwendet werden, so etwa Kupfer, Nickel und ähnliches; diese können mit anderen Materialien kombiniert werden, so daß sich die gewünschten Verdampfungseigenschaften für die an der Einsatzstelle herrschenden Temperaturen ergeben. Derartige Materialien und Kombinationen von Materialien sind bekannt; ihre Ermittlung und Anpassung an den vorliegenden Anwendungsfall kann empirisch erfolgen.

Die Erfindung wird näher erläutert anhand von in den Figuren darge­ stellten Anwendungsbeispielen. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine mit dem erfindungsgemäßen System;

Fig. 2 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Einsatzes, wobei auch die entsprechenden Temperaturgradienten eingetragen sind;

Fig. 3 bis 5 andere Ausführungsformen für die erfindungsgemäßen Einsätze.

In der Fig. 1 ist ein Zylinderkopf mit 10 bezeichnet; ein Auslaßventil trägt die Bezeichnung 12. Eine Auslaßöffnung ist mit 14 und die Abgasleitung mit 16 bezeichnet. Eine Filtereinrichtung 18 ist in die Abgasleitung 16 eingebaut; in ihr werden die unerwünschten Partikel festgehalten und gesammelt.

In Strömungsrichtung gesehen vor der Filtereinrichtung 18 ist im Abgaskrümmer 20 ein Einsatz 22 angebracht. Das Material, das diesen Einsatz 22 bildet, hat Eigenschaften eines Katalysators.

In der Fig. 2 ist ein Querschnitt durch den Abgaskrümmer 20 gezeigt, wobei der Pfeil 24 die Richtung der strömenden Auspuffgase anzeigt.

Die Temperaturgradienten entlang dem Abgaskrümmer 20 werden durch die Linien 26 dargestellt und die Temperaturgradienten im Einsatz 22 werden durch die Linien 28 symbolisiert, wobei die Richtung der Wärme­ übertragung durch einen Pfeil 30 angezeigt wird.

Sobald die heißen Abgase über der Oberfläche des Einsatzes 22 entlang­ streichen, verdampft das katalytische Material, das nunmehr vom Abgas­ strom mitgerissen wird, was in der Fig. 2 durch die Pfeile 32 symboli­ siert wird. Das verdampfte Material vermischt sich mit dem Abgasstrom und übt eine katalytische Wirkung in der Filtereinrichtung 18 aus.

Die Fig. 3 zeigt eine andere Form des Einsatzes 40; hier hat der Einsatz die Form eines Ringes, der die Auslaßöffnung 14 des Zylinderkopfes 10 umschließt.

In der Fig. 4 ist eine ähnliche Anordnung gezeigt; hier ist jedoch der Einsatz 42 um eine Auslaßöffnung eines Abgaskrümmers 20 angeordnet.

Die Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung; hier ist ein Einsatz 44 innerhalb eines Abgaskrümmers 20 angeordnet, und zwar an einer Stelle, die den ausströmenden Gasen der verschiedenen Zylinder ausgesetzt ist.

Die bevorzugte Position für die erfindungsgemäßen Einsätze ergeben sich aus den Temperaturverhältnissen, die im Abgassystem vor der Filterein­ richtung herrschen. Sie können experimentell ermittelt werden. Es ist jedoch auch möglich, für die jeweils herrschenden Temperaturen eine entsprechende Zusammensetzung für die Einsätze zu ermitteln.

Bei der Verwendung der Einsätze 22, 40, 42 und 44 muß die Anordnung und Auswahl der Materialien so getroffen werden, daß eine Verdampfung der aktiven Bestandteile des Katalysators erfolgt. Dabei ist die Ober­ flächentemperatur ein kritischer Parameter. Die ausströmenden Gase strömen an den Einsätzen vorbei und erhitzen die Oberfläche.

Dabei wird die Wärme von der Oberfläche in das Innere des Einsatzes weitergeleitet. Das verdampfte Material vermischt sich mit dem vorbei­ strömenden Gas und übt entsprechend seine Katalysatorwirkung aus. Werden die Materialien der verwendeten Einsätze zu heiß, schmelzen sie. Werden sie nicht heiß genug, so tritt nicht die gewünschte Verdampfung und damit keine Katalysatorwirkung ein.

Die erfindungsgemäßen Einsätze müssen von Zeit zu Zeit erneuert werden, und zwar in üblichen Serviceintervallen. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß ein leichtes Auswechseln erfolgen kann.

Claims (3)

1. Einrichtung zur Reduzierung von ungewollten Bestandteilen in Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere von Dieselmotoren, wobei die Einrichtung eine Filtereinrichtung zum Festhalten und Beseitigen von Partikeln im Abgas besitzt und in Strömungsrichtung gesehen vor der Filtereinrichtung in der Abgasleitung ein auswechselbarer Einsatz aus einem Material angeordnet ist, das eine Katalysatorwirkung hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (22, 40, 42, 44) aus dem Material mit Katalysatorwirkung in seiner Zusammen­ setzung so ausgewählt ist und an einer solchen Stelle in der Abgas­ leitung angeordnet ist, daß durch die Temperatur der Abgase an dieser Stelle eine Verdampfung des Materials des Einsatzes (22, 40, 42, 44) erfolgt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für den Einsatz ein Metall mit Eigenschaften eines Katalysators verwendet wird in Kombination mit anderen Materialien, wobei durch den Zusatz von anderen Materialien die Wärmeleitfähigkeit beeinflußbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (22, 40, 42, 44) in einer Ausnehmung eingesetzt ist, die zum Ansaugkrümmer hin geöffnet ist.